jvm-第五节类加载器

# jvm-第五节类加载器

本篇知识点概况

1. 字节码相关知识
   1. 字节码的基础知识，了解字节码的概念，用途，特点
   2. 字节码的分析工具使用
   3. class文件格式格式与详解
   4. 字节码的指令：基础存储运算指令，异常处理，装箱拆箱，数组
   5. 热点探测之jit与字节码
2. 类加载与类加载器相关知识
   1. 一个类的生命周期
   2. jdk提供的三种类加载器
   3. 自定义类加载器
3. 问题：

字节码相关知识

1.字节码的基础知识，了解字节码的概念，用途，特点

1. 字节码是一堆指令的集合，它具有平台无关性，可以运行在任何支持jvm的平台上；是Java程序在运行时的执行单元；它是一种中间形式的代码，是源代码和机器码之间的桥梁

2.字节码的分析工具使用

1. 以这个工具举例，可以查看具体的指令，可以修改里面的值，github地址https://github.com/ingokegel/jclasslib

3.class文件格式格式与详解

2. class文件中各个部分的含义
   1. class文件里是16进制的(一个字节占8位，一个十六进制占4位，所以cafebabe占32位)，前四个字节0xCAFEBABE；作用是标识这是一个有效的class文件；
   2. 后面的 0000 0034表示版本；其中第五六个字节表示次版本号，第七八字节是主版本号（0034（16）=52（10））；Java 版本从45开始jdk1.1每发行一个大版本就加一
   3. 常量池 0010 表示常量的数量，常量池中常见的俩类常量，字面量以及符号引用，字面量一般是静态常量，符号引用是类的全限定名字段名，方法名；
   4. 访问标志（Access Flags）：（了解）
      • 访问标志指示了类或者接口的访问权限和属性，如是否是public、final、abstract等。
      • 访问标志由两个字节表示，使用特定的标志位来表示不同的访问属性。
   5. 类索引、父类索引和接口索引（This Class, Super Class, Interfaces）：（了解）
      • 类索引指向当前类在常量池中的类描述符的常量项。
      • 父类索引指向当前类的直接父类在常量池中的类描述符的常量项。
      • 接口索引表存储了当前类所实现的接口的索引，每个接口索引指向常量池中的接口描述符的常量项。
   6. 字段表（Fields）：（了解）
      • 字段表用于描述类或接口中定义的字段信息，包括字段的访问标志、名称、描述符等。
      • 字段表中的每一项都包含了字段的相关信息，可以是类变量、实例变量或常量。
   7. 方法表（Methods）：（了解）
      • 方法表用于描述类或接口中定义的方法信息，包括方法的访问标志、名称、描述符等。
      • 方法表中的每一项都包含了方法的相关信息，包括方法的参数列表、返回值类型、异常表等。
   8. 属性表（Attributes）：（了解）
      • 属性表用于存储与类、字段或方法相关的附加信息，如注解、源文件信息、行号表等。
      • 属性表包含了属性的名称、长度以及具体的属性值。

4.字节码的指令：基础存储运算指令，异常处理，装箱拆箱，数组（了解）

1. 基础存储运算指令：包括将值加载到操作数栈上、从操作数栈上存储值到变量中等操作。例如：
   • iload：将int类型的变量加载到操作数栈上
   • istore：将int类型的值存储到变量中
2. 异常处理指令：用于处理异常情况，包括抛出异常和捕获异常。例如：
   • athrow：抛出异常
   • try-catch：捕获和处理异常
3. 装箱拆箱指令：用于基本类型和对应的包装类之间的转换。例如：
   • invokestatic：调用静态方法进行装箱或拆箱
   • invokevirtual：调用包装类的实例方法进行装箱或拆箱
4. 数组指令：用于创建和操作数组。例如：
   • newarray：创建一个基本类型的数组
   • anewarray：创建一个引用类型的数组
   • arraylength：获取数组的长度
   • iaload：将int类型的值加载到操作数栈上

5.热点探测之jit与字节码

1. java程序运行时主要就是执行字节码指令，解释执行时需要翻译成机器码，这个效率比较低，为了提高效率就有了jit(just in time compiler);

2. 热点代码，比如for里的代码就会缓存起来，为了下次用

3. 热点探测：在 HotSpot 虚拟机中的热点探测是 JIT 优化的条件，热点探测是基于计数器的热点探测，采用这种方法的虚拟机会为每个方法建立计数器统计方法的执

   行次数，如果执行次数超过一定的阈值就认为它是“热点方法”

   虚拟机为每个方法准备了两类计数器：方法调用计数器（

   Invocation Counter）和回边计数器（Back Edge Counter）。在确定虚拟机运行参数的前提下，这

   两个计数器都有一个确定的阈值，当计数器超过阈值溢出了，就会触发 JIT 编译。

4. 方法调用计数器：用于统计方法被调用的次数，方法调用计数器的默认阈值在 C1 模式下是 1500 次，在 C2 模式在是 10000 次，可通过 -XX: CompileThreshold 来设定；

   而在分层编译的情况下，-XX: CompileThreshold 指定的阈值将失效，此时将会根据当前待编译的方法数以及编译线程数来动态调整。当方法计数器和回边

   计数器之和超过方法计数器阈值时，就会触发 JIT 编译器。

5. 回边计数器：用于统计一个方法中循环体代码执行的次数，在字节码中遇到控制流向后跳转的指令称为“回边”（Back Edge），该值用于计算是否触发 C1 编译的阈值，

   在不开启分层编译的情况下，C1 默认为 13995，C2 默认为 10700，可通过 -XX: OnStackReplacePercentage=N 来设置；而在分层编译的情况下，-XX:

   OnStackReplacePercentage 指定的阈值同样会失效，此时将根据当前待编译的方法数以及编译线程数来动态调整。

   建立回边计数器的主要目的是为了触发 OSR（On StackReplacement）编译，即栈上编译。在一些循环周期比较长的代码段中，当循环达到回边计数器阈值时，JVM 会认为这段是热点代码，JIT 编译器就会将这段代码编译成机器语言并缓存，在该循环时间段内，会直接将执行代码替换，执行缓存的机器语

   言。

6.字节码总结：都是一些需要了解的东西，在以后jvm调优，会用到

类加载与类加载器相关知识

1.一个类的生命周期

1. 一个类的生命周期：加载，验证，准备，解析，初始化，使用，卸载
2. 这里有个顺序问题，解析的顺序可能在初始化之后才开始，为了支持Java的动态绑定；
3. 加载的时机：
   1. 初次使用时
   2. 引用了类中的某个静态属性
   3. 反射调用
   4. 子类继承时调用
4. 验证：包括四种验证，文件格式，元数据，字节码，符号引用验证，验证重要但不是必要步骤，如果觉得没必要可以通过参数关闭-Xverify:none
5. 准备：为类中的static修饰的属性赋初始值，这是赋值表
6. 解析:将符号引用替换成直接引用的过程
7. 初始化：
   1. 当遇到四个关键字 new getstatic putstatic 和invokestatic时就会触发初始化
   2. 触发反射时
   3. 触发子类时，父类要初始化
   4. 当虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的主类（包含 main（）方法的那个类），虚拟机会先初始化这个主类
   5. 下面的案例子类调用父类的属性时，子类和父类的加载情况和初始化情况，这块建议看一下字节码，看他是否加载了子类
8. 线程安全：由于一个类的初始化时一个一个线程来的，其他线程都阻塞，所以是线程安全的

2.jdk提供的三层类加载器

1. bootstrap classloader：加载核心类库，任何加载行为都要经过他，c++编写，随着jvm启动；
2. extention classloader：主要加载lib/ext 下的jar和class文件，这是一个java类继承了 urlClassLoader
3. application classloader：是默认的Java类加载器，加载classPath下的jar class文件，我们写的代码首先用这个加载器
4. custom classloader：自定义加载器，支持一些扩展，下面详细说
5. 类加载器问题;对于任意一个类，同一个类加载器，同一个类，确定jvm中该类的唯一性，注意每一个类加载器有自己独立的命名空间
6. 双亲委派机制：向上委托，向下加载，可以避免重复加载一个类

3.自定义类加载器tomcat

1. 先说结论， 如何解决tomcat通过war发布服务违背双亲委派机制的问题?
   1. 将第三方依赖放入tomcat的公共目录，由公共加载器加载就实现了共享，使用webappclassloader加载器加在web就先实现了每个web有自己独立的类加载器，实现了隔离；
2. 为什么说tomcat通过war发布服务是违背了双亲委派机制，因为tomcat有一个webappclassloader，拥有加载web的优先权，这意味着当他需要加载类时会首先搜索自己的路径（ 即WEB-INF/classes和WEB-INF/lib目录 ）；
4. 如果一个jvm运行着俩个不同版本的web，是如何解决的呢？看下面的代码

自定义类加载器-扩展

1. spi：service provider interface，是一套被第三方实现，扩展的api,他不是在编译时检查，而是在运行时加载，表现为当我们写一行代码 class.forName("com.mysql.jdbc.Driver"),不会报错 ，详细的解释如下

   1. 在Java的SPI（Service Provider Interface）机制中，Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")并不需要引入对应的JAR文件来让代码编译通过。这是因为在SPI机制中，服务提供者的具体实现类是通过类路径（Classpath）动态加载的，而不是在编译时就确定的。

      当你调用Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")时，JVM会尝试在类路径上查找并加载com.mysql.jdbc.Driver类。如果找到了该类，JVM就会加载它并执行相应的静态代码块。这时，com.mysql.jdbc.Driver类会向JVM注册自己作为MySQL数据库的驱动程序。这样，在后续的代码中，你就可以使用java.sql.DriverManager类来获取MySQL数据库的连接。

      如果你在运行时没有将MySQL驱动程序的JAR文件放在类路径上，Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")会抛出ClassNotFoundException异常。但是，如果你确保MySQL驱动程序的JAR文件已经由其他方式加载（如通过Tomcat的公共库目录），那么Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")就不会抛出异常，因为类加载器已经能够找到并加载了com.mysql.jdbc.Driver类。

      需要注意的是，最新的MySQL驱动已经迁移到了com.mysql.cj.jdbc.Driver类，而不再是com.mysql.jdbc.Driver。因此，如果你使用的是较新的MySQL驱动版本，应该使用Class.forName("com.mysql.cj.jdbc.Driver")来加载驱动类。

      总结来说，Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")不会在编译时检查类的存在与否，而是在运行时动态加载类。如果类路径上存在对应的类，加载就会成功，否则会抛出ClassNotFoundException异常。

问题

1. 为什么要拆箱装箱
2. integerCache
3. 双亲委派机制的原名： Parent Delegation Mode , 父级委托模型 这个名称更贴切一些